如何從凹印生產的源頭、過程和末端減少VOCs排放？

前瞻先行，實現技術創新多措并舉，推行水墨印刷

濟南泉永印務有限公司總經理 崔宏偉

《揮發性有機物排污收費試點辦法》的出臺，以及煙包揮發性有機化合物殘留新標準的實施，更加嚴格地限制了以凹印為主的煙包印刷行業對揮發性有機化合物的應用，但同時也將凹印水墨的應用推上了“快車道”。

我公司秉承“創新驅動、保護環境”的綠色發展理念，自2012年啟動凹印水墨研發項目的論證實施以來，項目組基本見證了凹印水墨發展的艱辛歷程，從成本高昂到成本適中，從流平性較差到流平性較好，從質量波動較大到質量趨于穩定，從受排擠到受歡迎，苦盡甘來。時至今日，我公司已將凹印水墨成功應用于“泰山（紅將軍）”和“泰山（白將軍）”煙包產品的生產中，這兩個品牌是我公司的主打產品，承印材料均為白卡紙，年產量累計近30萬大箱，其中絕大部分圖案采用了水墨印刷。

在凹印水墨項目的推進過程中，我公司在探索中積累了豐富的經驗，要想達到比較理想的印刷效果，特別需要注意以下幾個方面的問題。

1.水墨干燥慢，導致粘版

這是凹印水墨使用中遇到的第一個問題。解決措施：首先，應適當加大烘箱的烘干功率，提高烘干能力；其次，適當減少印版網穴的深度，降低油墨轉移量，提升水墨干燥速度；最后，務必保持環境溫濕度的穩定，切忌溫度過低。

2.流平性差，出現冰花

印版網穴過淺，尤其有色墨印刷時更易出現這類缺陷。解決措施：首先，與油墨供應商合作調整凹印水墨的配方，使用流平劑、消泡劑等助劑改善凹印水墨的印刷適性，進行上機試驗；其次，嚴格控制顏料的研磨細度（粒徑在5～10μm之間），以保持較為穩定的印刷質量。

3.溶劑的調配也很重要

為調整凹印水墨的使用黏度與干燥速度，可在水中加入適量的乙醇做溶劑，乙醇控制在50%左右，而且為保證良好的印品質量，應及時調整乙醇與水的比例，一般情況下，乙醇的占比與氣溫成反比。

另外，添加純凈水的效果比自來水的效果更佳，能夠改善凹印水墨的流平性，還能減少印刷時的“針尖狀”小白點缺陷。我公司安裝了自來水凈化器，成本比純凈水更加低廉。

目前，我公司凹印水墨的使用較為穩定，生產作業環境也得到了較大改善，幾乎根除了有機溶劑的氣味，保證了操作人員的人身健康，同時減少了VOCs的排放，保護了環境。

當然，使用水墨后取得的經濟效益也非?？捎^，降低了12%的綜合成本，尚不包括每年節約的160萬元VOCs排污費（按8元/公斤×200噸估算）。

技術創新是企業發展的動力源，創新只有起點沒有終點。我公司項目組正沿著前期的研發思路與方法，繼續與深圳布瑞特水墨有限公司深度合作，共同開展對水性金墨、水性大顆粒珠光墨的研發攻關，力爭在年底取得水性金墨、水性珠光墨的研發成果，并于2017年初完成成果轉化，實現量產應用，屆時我公司主打產品將徹底告別有機溶劑，實現純綠色印刷。

凹印VOCs減排過程控制方案

上海紫泉標簽有限公司項目經理 劉軍剛

當前，凹印企業面臨著VOCs治理的壓力和困難，而VOCs治理是貫穿整個生產流程的系統工程，需要每個環節實施相應的減排方案，相互配合，協同治理。在凹印生產過程中，我公司摸索出來一些VOCs減排措施，在此與行業人士分享。

1.凹印過程分階段

將凹印過程劃分階段（如表1所示），并采取相應的措施進行分類管控，并在這些分階段過程中實施VOCs減排。

2.優化凹印工藝設計方案

我公司技術工程師通過對凹印工藝及其系統方案設計進行交叉測試，最終形成了最佳的組合式工藝方案，即“單一類型溶劑高黏度油墨+激光制版淺版+醋酸正丙酯（溶劑）”。該方案具體內容涉及到印品的色彩管理和印刷效果，有機溶劑揮發區域的監控和殘留評測，油墨性能與材料和工藝的最佳匹配，凹版加工工藝和老化測試等。如今，該方案在我公司已推進2年時間，并在軟包裝產品批量生產中得以推廣應用，將油墨和溶劑的整體使用量降低了28%～30%，明顯降低了企業的VOCs排放量。

3.分析整合產品訂單

我公司對同系列、同工藝的產品訂單進行梳理分析，特別是采用分色套印的相近產品，可以進行集中印刷；按訂單量將產品分類，大訂單和小訂單分別采用不同的印刷機印刷，但操作難點是小訂單的VOCs單位排放量較大，余墨大部分都會浪費，亟待尋求解決方案；針對每月（季）多頻率的同產品訂單，與客戶協商采購計劃，爭取一次性完成生產，規避過程風險。

凹印VOCs末端治理：結合實際，謹慎選擇

吳貫華

作為多年的凹印從業者，有關凹印VOCs的末端治理，筆者從凹印用戶角度出發，有些經驗和建議，在此斗膽拋磚引玉，與大家交流和分享。

凹印VOCs末端治理技術的應用情況

2001～2007年，全國一些大中城市就有很多凹印VOCs末端治理項目，基本以“活性炭吸附+催化燃燒”為主，但這些項目大多并沒有實際運行，上馬的主要目的是應對環評驗收達標排放，而不是治理VOCs。

2007～2012年，各地規模以上凹印企業陸續上馬VOCs末端治理項目，基本以“回收”為主，如活性炭（碳纖維）吸附+回收，上馬的主要目的有3個：預期回收經濟效益、環評驗收、企業主動治理意愿。

2012～2014年，眾多凹印企業紛紛主動上馬VOCs末端治理項目，但基本還是以“回收”為主，主要是因為期間全國各地霧霾鎖城，國家首次提出將VOCs納入污染防治，凹印企業環保壓力激增。

2015年至今，包裝印刷業被國家列為VOCs排污收費試點行業，凹印行業由于生產過程中使用大量有機溶劑并直排，面臨巨大環保壓力。基于VOCs排污費的大幅收取、凹印排放標準的日益嚴格，以及日后自動在線連續檢測的安裝可能，整個凹印行業的主流VOCs末端治理技術開始快速轉向燃燒（RTO），同期大量燃燒項目在全國各地大型凹印企業快速推進，大面積鋪開，但截至目前，實際運行的還比較少，仍有待觀察。但同期很多地市都提出了要求限期短期快速治理，迫于形勢、資金，以及技術和市場的紛繁亂象等，大多凹印企業倉促選擇了等離子、光催化、催化燃燒、光解等投資幾十萬的臨時過渡措施，也是很大的浪費。

凹印VOCs末端治理方案的選擇

基于目前的經濟、技術、環保、市場等條件，筆者認為凹印企業在選擇VOCs末端治理方案之前，必須注意以下3個方面。

1.摸底

凹印企業必須摸清VOCs排放量、濃度、成分等總體情況，統籌考慮方案，特別是治理設施入口廢氣風量、濃度、規律等需要反復確認，這是所有項目設計和運行的基礎，必須多方反復確認。

2.減風和現場封閉

優化凹印機烘箱結構，減少、合并、濃縮廢氣，減少排放總量，控制每色廢氣總量小于1000m3/min或更小（但烘箱內部循環風量和風壓等保持不變），可以通過手動熱風回用、自動LEL熱風回用等措施來實現。濃縮后廢氣濃度一般大于2.5g/m3，達到RTO自維持濃度，運行后凹印企業只需承擔RTO變頻風機的電費即可。但凹印機烘箱減風設計，涉及烘箱設計、無組織減少、墨槽封閉、系統保溫、烘干原理、凹印工藝、熱風回用等，需要科研院所、凹印機械廠、熱風系統集成商、凹印企業等多方統籌完成（國內凹印機上萬臺，凹印機械廠上百家，但烘干系統大多搬用國外機械廠20年前的系統，真正能獨立統籌開發設計的還沒有），這樣才能實現以既定速度、最小風量、最小熱量、最高廢氣濃度完成有效烘干的目的（但廢氣濃度低于安全值）。在此筆者建議凹印行業推出凹印能耗等級和能效標識，這樣就能更好地從設計之初進行全面統籌，管理能耗、利用能耗，并極大地推動行業進步。

現場封閉是減少無組織排放的重要措施，雖然國外現在也很少，但國內有要求，除了墨槽封閉、烘箱負壓、地面抽風取消或合并外，印刷機的相對封閉也要列入日程。

3.慎重選擇

基于目前的環保政策、治理技術，以及凹印企業各種紛繁復雜的VOCs排放情況，即使凹印企業真心投入VOCs治理，要想制定出短期有效、合理的方案也是極為困難的，筆者見過太多失敗的案例，尤其是目前有些凹印企業直接將VOCs末端治理外包給供應商的做法是極其錯誤的。凹印企業需要充分認識到，即使供應商從前期調研、設計、加工到后期安裝、調試全程參與和配合，但從目前來看，能否確保項目成功，還有各種不確定性，因此凹印企業應當慎重選擇。

下面，基于筆者對現有凹印VOCs末端治理技術的認識和理解，給出如下選擇建議，供大家參考。

方案一：溶劑回收【不建議】

主要存在如下問題：

（1）達標

回收方案吸附一級廢氣外排達標困難，且廢氣的多成分（如含醇）以及吸附材料本身的無選擇性，使得各種不同形狀的廢氣同時兼顧達標非常困難，大多需要追加二次VOCs治理設施實現達標。

（2）安全

其一，溶劑回用工藝區域需要除水、除味、蒸餾、脫色、提純等操作，屬于甲類防爆區域，需要有遠離生產區域的場地，而且提純處理類似化工工藝，有較大安全隱患，另外是否允許本廠這樣處理回收溶劑，地方安監、消防政策模糊；其二，凹印廢氣成分復雜，除了溶劑，還有油墨、光油等內部溶劑的成分，反復回用到凹印原來的純溶劑工藝里，會有各種潛在產品質量風險，尤其對于食品包裝，極易存在溶劑遷移風險。

（3）技術

目前單一溶劑或雙組分溶劑油墨的應用還不成熟，凹印廢氣回收得到的是混合溶劑，還做不到現場分離和提純回用，而且如果企業只有1～2臺凹印機的廢氣排放量，一年排放幾百噸，偏小，不適合回收。

（4）政策

國家將回收溶劑定義為危險廢物，需要具有資質的企業來處理，使得回收溶劑的收集、存儲和流轉更加困難，而且目前集中外運再精制回用也不成熟。另外，隨著當前VOCs排污費的征收，回收溶劑數量清晰、環節透明，凹印企業的壓力更大。

（5）經濟

回收成本基本可以接受，如按電費1元/度、蒸汽費200元/噸計算，回收1噸溶劑的成本約在1500元/噸以內（單純回收溶劑的成本，如提純還要增加500～700元/噸），但由于最近石化產品大幅降價，使得回收溶劑價值隨之大幅下跌，市場快速變小，出售非常困難，以前不提純就能賣，現在提純后也幾乎沒人要，最后可能不得不按危廢付費賣掉，危廢處理還要增加成本約5000元/噸，回收成本大幅上升。

方案二：轉輪濃縮【不建議】

主要存在如下問題：

（1）達標

理由同上，即使針對各種溶劑定制轉輪，但由于大多凹印企業都有幾種不同的墨系，添加在油墨內的溶劑成分較復雜，按濃縮比10考慮，90%的廢氣通過轉輪濃縮一級吸附凈化直接外排很難達標，或者還需要二級轉輪凈化，而且日后安裝在線檢測和繳納排污費時也很難達標。

（2）安全

由于凹印廢氣入口風量和濃度變化較大，一般可以差出5～10倍，如果轉輪濃縮只能以固定的轉速吸附解析，對于變風量、變濃度、變成分的廢氣，其達標、能耗、安全都是問題。比如，原來進口廢氣是300mg/ m3，濃縮10倍就是3g/m3，但如果切換訂單，轉輪部分依舊，進口濃度如達到3g/m3，濃縮后變為30g/m3，廢氣爆炸風險劇增。

（3）能耗

基于轉輪濃縮的特性，其對廢氣風量、濃度，以及開停機不能非常好地適應，能耗最低只能匹配較窄范圍，造成實際全范圍工況生產，運行和維護成本比較高。

方案三：活性炭置換【無奈之選】

這種治理方案投資較小，但一般1臺凹印機每小時排放25～75kg的溶劑，要想實現達標排放，需要極其頻繁地更換活性炭，而更換下來的活性炭由于是危廢，還要付費處理。尤其現在廢氣處理技改和新項目有凈化率指標，活性炭達標很難，最終只能廢棄，不得不再次投資，因此只能作為無奈之選。

方案四：燃燒【建議】

濃縮后廢氣處理建議直接上RTO，當然也可以上催化焚燒，或者轉輪濃縮后上RTO也可以。其他如地排、車間無組織、油墨庫房、清洗間等低濃度廢氣，建議嘗試采用新技術處理，或者濃縮后再進入RTO。至于國內各家RTO的對比和選擇，這里不再展開。

方案五：其他技術【建議不斷嘗試】

基于國內巨大的環保壓力和治理市場，在凹印VOCs末端治理方面，近年來陸續有新技術出現，有些國外都還沒有（分析國外凹印比例很小，十幾年前就開始治理，目前基本成熟，很少企業投入研發），如高溫等離子、低溫等離子、光解、光氧化、生物法以及各種技術的組合等，建議不斷嘗試。

當然，以上方案還要結合凹印企業的具體情況，以及不同地區環保政策、VOCs排污費征收等情況適當調整。

從經濟角度看凹印VOCs末端治理

（1）RTO是目前最徹底、最環保的凹印VOCs末端治理方案，但投資大、占地大、成本高（1萬廢氣風量約50萬～100萬元的投入），一般6萬風量的RTO長22米、寬8米、高6米、重100噸，建議規模大的凹印企業考慮，同時建議分期投入。

（2）濃縮+催化燃燒或濃縮+RTO，成本投入和占地面積會稍小，無須減風，對生產影響較小，但筆者對于濃縮是否適合凹印工藝持否定態度，理由見上文。

（3）如果當地環保壓力不大，凹印企業可以先觀察，或者少投資，先采用過渡方案，同時密切關注政策的變化和新技術的發展，待凹印行業達成一致，市場推出有效的、成熟的、性價比高的技術和方案時再上?？陀^來講，失敗的案例，其投資、運行費用的無效消耗，同樣是不環保，也是對環境、對凹印行業的二次傷害。

需要澄清的是，環保必須做，期間沒有實力的企業必然淘汰出局，同時也會緩解產能過剩，但這需要國家、協會、供應商、企業等多方協同，共同推進，否則最終結果還會和幾十年前一樣，流于形式。

凹印VOCs末端治理未來走向

（1）凹印機必須安裝VOCs治理設施，未來凹印機出廠前可能要求標配VOCs末端治理設施。

（2）短時間內，只要求達標排放區域，活性炭置換技術還會是凹印VOCs末端治理的主要應對方式，但在同時要求凈化率和達標排放的區域，各種低成本的新技術或組合技術將會是主流。

（3）如果有低成本的凹印VOCs末端治理新技術問世，如1萬廢氣風量10萬～20萬元的投入，將會替代以上主流技術。

（4）期待凹印VOCs末端治理新技術形成主流并大幅推廣，但如果短期內沒有新技術出現，RTO將成為主流。

需要說明的是，在目前己經固化的產業格局中，凹印企業是整個產業鏈中的直接排污者，必須承擔相應的環保職責，因此凹印企業必須充分認識到，今后環保投入，和工廠用工、用水、用電一樣是日常行為。凹印環保不僅為達標，也為自己的家園，需要大家一起攜手面對，也希望更多的凹印企業一起來主動投入做環保。同時，作為消費者，我們應該關心購買商品包裝的環境表現，珍惜手里的購買權，倒逼食品、醫藥、日化用品等企業，最大程度地減少過度包裝，恢復功能包裝，從根本上對綠色包裝給予引導和支持。